Effort et coordination dans la production des consonnes occlusives – StopNCo

La plupart des études phonétiques sur les consonnes occlusives ont cherché à caractériser les différences acoustiques et physiologiques entre les différentes catégories d’occlusives, produites de façon « standard ». Dans ce projet, nous nous sommes davantage intéressés aux variations acoustiques et physiologiques au sein de chaque catégorie, en étudiant des productions très variées (efforts et débits de parole croissants, qualité de voix modale ou chuchotée, parole claire hyper-articulée, sons percussifs de beatbox, consonnes bégayées, …). Pour cela nous avons enregistré en laboratoire différents types de locuteurs (typiques, qui bégaient, beatboxeurs) sur des tâches de production très spécifiques ou en recréant des conditions d’interaction face-à-face naturelles.
Les études antérieures se sont principalement penchées sur certains indices audibles tels que le VOT, la durée d’occlusion ou les transitions formantiques, et sur plusieurs paramètres physiologiques considérés séparément tels que la force articulatoire ou la pression intra-orale. Nous nous sommes ici focalisés sur la variation et le contrôle des bruits de plosion créés au relâchement de l’occlusion. Pour cela, nous avons tout d’abord développé des capteurs de force à jauge de contrainte et des méthodes d’électromyographie faciale, puis acquis simultanément de multiples signaux acoustiques et physiologiques (pression intra-orale, vibration laryngée, déplacements articulatoires de la langue et des lèvres, force de contact inter-labiale, activité électromyographique labiale), nous permettant grâce à des analyses statistiques multiparamétriques d’étudier la relation entre ces différents paramètres. En complément des modèles physiques cherchant à décrire ces relations de façon universelle, nous avons également cherché, par des analyses de classification hiérarchique, à identifier certaines relations entre paramètres plus sujettes à variabilité inter-individuelle, reflétant un contrôle individuel.

Le projet a donné lieu à l’acquisition de trois larges bases de données multilocuteurs et multi-signaux.
Une première étude a exploré les stratégies adoptées par des locuteurs pour corriger des consonnes occlusives mal perçues par leur interlocuteur dans une conversation face-à-face. Des analyses préliminaires sur 2 participants ont montré que ces locuteurs renforçaient plusieurs indices acoustiques comme en particulier l’intensité des bruits de plosion et la durée d’occlusion, sans que ces adaptations ne renforcent de contrastes entre la consonne cible et celle mal-perçue.
Une thèse de doctorat a permis des développements méthodologiques pour mesurer la force articulatoire labiale (capteurs de force ; électromyographie). Elle a également permis d’étudier en détail le contrôle des bruits de plosion et l’influence de divers paramètres physiologiques sur les caractéristiques acoustiques de ces bruits. Un autre travail a permis d'identifier, à partir de vidéos endoscopiques du larynx, les différentes structures laryngées impliquées dans la production de consonnes occlusives (épiglotte, bandes ventriculaires, cartilages aryténoïdes) et d'étudier leur coordination en fonction de la qualité vocale (modale vs. chuchotée), de la consonne (voisement, lieu d’articulation) et du niveau d’effort vocal.
Un mémoire d’orthophonie puis un post-doctorat d’un an ont exploré la coordination des gestes de parole chez des personnes qui bégaient (PQB). Nous avons observé de moindres forces de contact interlabial et de moindres niveaux de pression intra-orale chez ces personnes, mais au contraire des niveaux d’activité électromyographique plus élevés et un comportement glottique plus pressé. De premières analyses ont montré que les PQB étaient capables de maintenir une pulsation régulière même en l’absence de référence extérieure, mais avec une variabilité plus importante que d’autres personnes, suggérant un déficit moteur et/ou de traitement temporel qui ne se limite pas à la parole.

Le projet StopNCo est un projet de recherche fondamentale en phonétique, avec des applications en orthophonie, coordonné par Maëva Garnier et réalisé au sein du GIPSA-lab à Grenoble. Le projet a commencé en Février 2015 et duré 48 mois. Il a bénéficié d’une aide ANR de 214 k€

• Slis, A., Garnier, M., DaFonseca, A., Savariaux, C. (2019) « Glottal Characteristics of People who Stutter and the Interactions with Syllable Complexity », Actes de ICPhS, Melbourne.
• Garnier, M., Da Fonseca, A., Savariaux, C. et Cattelain, T. (2018) «Efforts de production de parole chez les personnes qui bégaient«, Actes des Journées d’Etude sur la Parole, Aix en Provence, France.
• Garnier, M., Dohen, M., Buttiaux, L. et Gerber, S. (2018) «Clarification et correction d’indices segmentaux : une étude pilote sur les consonnes occlusives du français«, Actes des Journées d’Etude sur la Parole, Aix en Provence, France.
• Cattelain, T., Garnier, M., Gerber, S. et Perrier, P. (2018) «Analyse électromyographique de la production des plosives labiales : enjeux méthodologiques«, Actes des Journées d’Etude sur la Parole, Aix en Provence, France
• Garnier, M., Slis, A., Savariaux, C., DaFonseca, A. (2020) « Physiological continuum of atypicality between fluent and stuttered stop consonants», International Seminar on Speech Production (ISSP), Providence, USA.
• Slis, A., Savariaux, C., Gerber, S., Perrier, P., Garnier, M. (2020) « Complexity of rhythmic tapping task and stuttering”, International Seminar on Speech Production (ISSP), Providence, USA.
• Cattelain, T. Garnier, M., Savariaux, C., Perrier, P. (2017) «Time activation patterns of orofacial muscles in labial stop consonants«, International Seminar on Speech Production, Tianjin, China.
• Cattelain, T. Garnier, M., Savariaux, C., Perrier, P. (2017) «Muscle activation patterns in labial stop consonants«, Speech Motor Control, Groningen, The Netherlands.

Nous admirons les sportifs de haut niveau pour leurs performances et leur coordination gestuelle très précise. Nous oublions que nous sommes nous aussi des athlètes de la voix ! La parole que nous produisons tous les jours de façon automatisée nécessite en fait une coordination extrêmement précise entre les gestes respiratoires, laryngés et articulatoires. Les enfants mettent du temps à la maîtriser et elle peut dysfonctionner dans le cas de troubles de la voix ou de la parole. La production de consonnes occlusives (/p/, /b/, ..) est d’un intérêt particulier pour la compréhension du contrôle de la parole, car elle nécessite une coordination des gestes de parole, non seulement en force et amplitude, mais également dans leur organisation temporelle. Les enfants présentant des troubles articulatoires ont souvent des problèmes avec cette catégorie de sons, tandis que les patients dysphoniques montrent des tensions et efforts excessifs. Le projet StopNCo vise à améliorer notre compréhension du contrôle de la parole au travers de 4 questions:

1. Quelles indices acoustiques sont cruciaux pour l’intelligibilité des consonnes occlusives ?
Au lieu d’une approche de perception classique basée sur des stimuli synthétiques, nous adopterons ici une approche centrée production, consistant à caractériser comment des locuteurs clarifient leur parole dans des situations interactives nécessitant d’être intelligibles, mais où certains indices acoustiques sont altérés (parole produite en environnement bruyant ou réverbérant, parole chuchotée, …)

2. Quelle coordination des mouvements respiratoires, laryngés et articulatoires permettent de contrôler la variation de ces indices acoustiques ?
Nous collecterons simultanément des données aérodynamiques (pression intra-orale, débit d’air), laryngées (électroglottographie, endoscopie) et articulatoires (mouvement, capteurs de force, EMG de surface).Nous explorerons comment la coordination des gestes respiratoires, laryngés et articulatoires varie avec le style de parole (murmuré à crié, chuchoté, rapide, clair) et avec des perturbation de son contrôle (retour auditif filtré, articulation perturbée, anesthésiant oral).

3. Comment ce contrôle se développe-t'il chez l'enfant, et peut dysfonctionner chez certains ?
Nous caractériserons la façon dont les indices acoustiques se raffinent au cours du développement, ou restent déviants chez les enfants présentant des troubles spécifiques de l'articulation. A l'aide de méthodologies non invasives, nous identifierons certains aspects de la coordination de parole qui diffèrent entre l'enfant et l'adulte, et que certains enfants peuvent avoir des difficultés à développer.

4. Comment cette coordination peut varier en efficacité ?
Cette question nécessitera le développement de méthodes de mesures et d’estimation des efforts articulatoires et laryngés. Les efforts de production seront comparés entre différents adultes sains, mais aussi chez des patients dysphoniques, pour qui la coordination des gestes de parole est supposée peu efficace.

L’aide demandée vise principalement à recruter un doctorant et un post-doctorant, de façon à construire une équipe autour des questions d’efforts de production de la parole et des consonnes occlusives. Le consortium sera composé d’un nombre limité de personnes, principalement du GIPSA-lab, mais aussi de l’université Lyon 1 et du secteur médical, nombre d’entre eux étant jeunes chercheurs. Chaque collaborateur apportera son expertise – en physiologie et pathologie de la parole, en biomécanique, en développement de la parole chez l’enfant – complémentaire à la mienne sur l’effort vocal, l'adaptation de la parole et l’interaction face-à-face.

Le projet apportera des connaissances fondamentales sur les efforts et la coordination de la production de parole, ainsi que de nouvelles méthodologies de mesure et des indicateurs pour le diagnostic et la rééducation des troubles de la parole.